(57)【要約】  【課題】  小粒径の種晶を使用しても、種晶の流出を抑制でき、高い反応効率を維持することのできるフッ素の固定化技術を提供する。  【解決手段】  底部が連通する内周壁(８)と外周壁(７)を有する反応槽(１)の内部に配置した攪拌羽根(10)の攪拌作用でフッ素を含有する排水と塩化カルシウム水溶液とを連続的に反応・晶析反応させてフッ素をフッ化カルシウムとして固定する。フッ素成分を除去した処理排水を内外周壁(８)(７)間の流体排出通路(９)を下から上に流して流体排出路(９)の上部から外部に取り出すように構成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素を含有する排水と塩化カルシウム水溶液とを反応させることにより、フッ素をフッ化カルシウムとして固定する装置であって、
反応槽(１)の周壁(７)に対向させて内周壁(８)を配置し、この内外周壁(７)(８)間を流体排出路(９)に形成し、反応槽(１)の内部に攪拌羽根(10)を位置させ、外周壁(７)の上部に排水口を形成するとともに、反応槽(１)の底面に粒子取出口(11)を形成し、反応槽(１)の内周壁(８)の内部に流下供給したフッ素を含有する排水と塩化カルシウム溶液とを攪拌羽根(10)での攪拌により連続的に反応・晶析を行うように構成したことを特徴とするフッ素の固定化装置。
【請求項２】
攪拌羽根(10)での攪拌により反応・晶析とともに連続的に分級を行うようにしてある請求項１に記載したフッ素の固定化装置。
【請求項３】
内外周壁間(７)(８)に形成した流体排出路(９)にバッフル板(24)を配置してある請求項１または２に記載したフッ素の固定化装置。
【請求項４】
反応槽(１)の底壁部分(５)が漏斗状に形成してある請求項１〜３のいずれか1項に記載したフッ素の固定化装置。
【請求項５】
フッ素を含有する排水と塩化カルシウム水溶液とを反応させることにより、フッ素をフッ化カルシウムとして固定する方法であって、
底部が連通する内周壁(８)と外周壁(７)を有する反応槽(１)の内部に配置した攪拌羽根(10)の攪拌作用で、反応槽(１)の内部に流下供給したフッ素を含有する排水と塩化カルシウム水溶液とを連続的に反応・晶析反応させてフッ素をフッ化カルシウムとして固定するようにし、フッ素成分を除去した処理排水を内外周壁(７)(８)間の流体排出路(９)から外部に取り出すように構成したことを特徴とするフッ素の固定化方法。
【請求項６】
反応槽(１)内部での攪拌速度を調整して、攪拌中に分級効果を持たせ、フッ化カルシウムを大きく成長させるようにした請求項５に記載したフッ素の固定化方法。
【請求項７】
内外周壁(７)(８)間に形成した流体排出路(９)にバッフル板(24)を配置することで、流体排出路(９)内での流れを層流化して固体成分の沈降性を高めるように構成した請求項５または６に記載したフッ素の固定化方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素含有排水中のフッ素をフッ化水素製造用原料に適した粒径のフッ化カルシウムとして固定化処理するとともに、処理した排液中のフッ素濃度を排水規制値以下に保持する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場等からの排水の水質については、厳しい制限があり、その規制は年々厳しくなってきている。そして、フッ素を含有している排水を処理するものとして、フッ素を含む原水に、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウムを始めとするカルシウム化合物を添加して、難溶性のフッ化カルシウムを生じさせるものが知られている。
【０００３】
このようなフッ素を含む原水とカルシウム化合物とを反応・晶析させてフッ化カルシウムとして固定化する従来のものは、反応槽にフッ素含有原水を反応槽の底部から導入し、種晶を流動化させながら上向流で通水して処理するようにしている(特許文献１、又は特許文献２参照)
【特許文献１】特開２００２−２９２２０３号公報
【特許文献２】特開昭６０−２０６４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のように、反応槽内の上昇流中でフッ素を含む原水とカルシウム化合物とを反応・晶析させた場合、流出する処理水に混じって、種晶が流出しやすくなることから、種晶として小さなサイズのものを使用することができない。このため、サイズの大きな種晶を使用しなければならないが、種晶のサイズを大きくすると、比表面積が小さくなり、反応効率が悪くなるため、極めて低いフッ素濃度排水しか処理できないうえ、粒子径が大きくなり、フッ化水素原料に使用するには粉砕工程が必要となる、という問題があった。
【０００５】
本発明は、このような点に着目して成されたもので、小粒径の種晶を使用しても、種晶の流出を抑制でき、高い反応効率を維持することのできるフッ素の固定化技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために本発明は、反応槽の周壁に対向させて内周壁を配置し、この内外周壁間を流体排出路に形成し、反応槽の内部に攪拌羽根を位置させ、外周壁の上部に排水口を形成するとともに、反応槽の底面に製品粒子取出口を形成し、反応槽の内周壁の内部に供給したフッ素を含有する排水と塩化カルシウム溶液とを攪拌羽根での攪拌により連続的に反応・晶析を行うように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、反応槽の内部に周壁に対向させて内周壁を形成し、内外周壁間に流体排出路を形成し、内周壁内に原水と薬剤溶液を流下供給し、この供給された液を攪拌羽根で攪拌するようにしていることから、原水と薬剤溶液との接触を強力に行うことができ、反応・晶析を効果的に行うことができる。この場合、攪拌速度を適度に遅くすることにより、攪拌中に同時に分級することもできる。
【０００８】
また、内外周壁間に形成した流体排出路には攪拌の影響が作用しにくく、反応槽内の粒子(種晶)を流体排出路内で巻き上げることがないことから、反応・晶析した粒子が排水する処理水内に混入して反応槽外に排出されることを抑制できる。これにより、種晶として比表面積の広い粒子径の小さいものを使用することができ、反応効率を高めることができる。
【０００９】
さらに、このようにして得られた回収フッ化カルシウムは純度が高くフッ化水素製造用原料として使用することができることから、産業廃棄物処理費用を削減することができる。また、装置の運転を止めることなく、フッ化カルシウムを取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図は本発明装置の一実施態様を示すフッ素固定化装置の概略構成図であり、図中符号(１)は反応槽、(２)は フッ素を含有する排水(原水)を貯留する原水タンク、(３)は塩化カルシウム溶液(薬剤溶液)を貯留する薬剤タンク、(４)は処理液を貯留する処理水タンクである。
【００１１】
反応槽(１)は、底壁部分(５)を漏斗状に形成した反応槽本体(６)と、この反応槽本体(６)の周壁(７)に対向する状態で反応槽本体(６)内に配置した筒状の内周壁(８)とを有しており、内外周壁(７)(８)間を流体排出路(９)に構成し、内周壁(８)の内部に攪拌流を形成する攪拌羽根(10)が配設してある。また、漏斗状に形成した底壁部分(５)に開口している粒子取出口(11)に開閉弁(12)を介して粒子取出路(13)が連通接続してある。
【００１２】
原水タンク(２)から導出した原水供給路(14)は反応槽(１)の上部に連通しており、原水を反応槽(１)での内周壁(８)の内側に流下するようになっている。また、薬剤タンク(３) から導出した薬剤供給路(15)は反応槽(１)の上部に連通しており、原水を反応槽(１)での内周壁(８)の内側に流下するようになっている。
【００１３】
反応槽(１)の内外周壁(７)(８)間に形成した流体排出路(９)の上部から処理水排出路(16)が導出しており、この処理水排出路(16)は処理水タンク(４)に連通接続してある。
【００１４】
図中符号(18)は原水供給路(14)に配置した送水ポンプ、(19)は薬剤供給路(15)に配置した薬液供給ポンプである。
【００１５】
上述の構成からなるフッ素固定化装置では、種晶を充填した反応槽(１)の内周壁(８)内に原水と薬剤溶液とを供給し、この原水と薬剤溶液とを種晶の存在下で攪拌羽根(10)により攪拌することで反応させ、フッ化カルシウムを晶析させる。この時、攪拌羽根(10)の作動に起因する攪拌流は内周壁の内部で縦向きの循環流となる。
【００１６】
そして、攪拌流が内周壁(８)の内部で縦向きに形成されることから、この攪拌流による種晶の巻上げは内周壁(８)内に生じるが、内周壁(８)と外周壁(７)との間に形成される流体排出路(９)にはこの攪拌羽根(10)による攪拌流の影響は生じることない。これによりこの流体排出路(９)内にはフッ素濃度が規制値以下の処理水が充満し、オーバーフローして処理水タンク(４)に流入する。
【００１７】
上記のフッ素固定化装置では、外周壁(７)に対向させて内周壁(８)位置させ、この内外周壁(７)(８)間を流体排出路(９)について説明したが、図２や図３に示すように、流体排出路(９)の入口部分に複数枚の邪魔板(22)で構成したバッファ板(24)や、複数枚の整流板(23)で構成したバッファ板(24)を位置させて、攪拌羽根(10)による攪拌流の影響が確実に流体排出路(９)に生じないようにして、流体排出路(９)内での流れを層流化して粒子の沈降性を高めるようにしても良い。
【００１８】
さらに、反応槽(１)の内部での攪拌速度を適度に遅くすると、攪拌中に分級効果を持たせることでき、フッ化カルシウムを大きく成長させることができる。また、反応槽(１)内に沈降したフッ化カルシウムを適当なタイミングで間歇的に取り出すことにより、一定範囲(例えば３０〜１００μｍ)の粒径のフッ化カルシウムに調整することができる。この取り出し操作は装置の運転状態を維持したまま行うことができる。
【００１９】
なお、原水供給系から供給される原水中のフッ素濃度を５０００ppm以下好ましくは２０００ppm以下、より好ましくは１０００ppm以下に調整し、処理液中の塩化カルシウム濃度を３００ppm以上に保持すると、処理液中のフッ素濃度を５ppm以下に保持することができる。
【比較例】
【００２０】
図１に示される反応槽(１)に平均粒径１０〜２０μｍのフッ化カルシウムを２０００cc加え、２５０ｒｐｍで攪拌を行った。攪拌開始直後から攪拌羽根(10)の作動に起因する攪拌流が流体排出路(９)の上部まで伝わり、フッ化カルシウム粒子が巻き上がり、処理水排出路(16)に種晶が流出した。
【実施例】
【００２１】
反応槽(１)の外周壁(７)と内周壁(８)との間に水流と平行に整流板(23)を設け(図３参照)、反応槽(１)に平均粒径１０〜２０μｍのフッ化カルシウムを２０００cc加え、１５０ｒｐｍで攪拌を行った。その結果、攪拌羽根(10)の作動に起因する攪拌流は流体排出路(９)の上部にまでは伝わらず、フッ化カルシウム粒子が処理水排出路に流出することはなかった。
【００２２】
上記のように、整流板(23)を設けた反応槽(１) 平均粒径１０〜２０μｍのフッ化カルシウムを種晶として２０００cc加え、１５０ｒｐｍで攪拌しながら、フッ素濃度２０００ｍｇ／リットル、１０００ｍｇ／リットル、１００ｍｇ／リットルの排水の処理を行った。
そのときの排水流量、１０％塩化カルシウム流量を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
この間の処理水のフッ素イオン濃度、カルシウムイオン濃度をイオンメータ(東亜  ＤＫＫ製ＩＭ−２２Ｐ)で測定した。その結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
反応中、処理水中のカルシウムイオン濃度を約３００〜５００ｍｇ／リットルに保つことで、処理水中のフッ素イオン濃度が５ｍｇ／リットル以下で安定していた。また、フッ素濃度１０００ｍｇ／リットルの排水の処理時間３０時間経過した段階での処理水を採取し、排水中のフッ素化合物を分析した結果、４.９ｍｇ／リットルであり、規制値の８ｍｇ／リットルよりも低い値であった。
【００２７】
反応開始から、時間が経過するにつれて、フッ化カルシウムが種晶上に析出し、粒子径が成長したものが反応槽(１)の下部に堆積してきた。フッ素濃度１００ｍｇ／リットルの排水を５０時間処理したのち、堆積したフッ化カルシウムを下部の開閉弁(12)より回収した。回収したフッ化カルシウムを水洗し、吸引濾過を行った後、１０５℃で２４時間、乾燥した。乾燥後平均粒径を測定した結果、平均粒径は約５０μｍであった。また、純度は９８％以上でフッ化水素原料として十分に使用できるものであった。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、電子工業、アルミニウム工業、リン酸工業等、排液中にフッ素を含有する排水を排出する分野に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】別の実施形態での要部取り出し図である。
【図３】異なる別の実施形態での要部取り出し図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…反応槽、５…反応槽の底壁部分、７…反応槽の外周壁、８…反応槽の内周壁、９…流体排出路、10…攪拌羽根、11…粒子取出口、24…バッフル板。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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